[發明專利]基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統的檢測方法

有效

• 申請號: 201810365980.3
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108274469B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 吳成東;弓源;姜楊;賈子熙;于曉升;遲劍寧;高娜
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明公開了一種基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統的檢測方法，包括：真空機械手設備系統；x?y軸高清監測攝像頭，用于檢測真空機械手x?y軸水平面運動位置和姿態的變化；z軸高清監測攝像頭，于所述真空機械手側面垂直放置，用于檢測真空機械手伸縮軸方向上的位置變化。本發明所述的基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統的檢測方法，通過建立視覺系統并向控制系統實時反饋真空機械手的位置、速度、加速度等信息，當真空機械手的位置狀態異常出現在安全警戒區域時，視覺系統向控制系統發送異常警示信號，使控制系統能夠及時控制停止當前機械手的運作，從而保證設備系統的安全，盡可能避免相應的潛在損失。

技術領域

本發明涉及真空機械手視覺檢測技術領域，具體涉及一種基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統的方法。

背景技術

目前，真空機械手是一種用于在特殊潔凈環境下對硅片加工的機器人，其主要功能是實現硅片在不同工位之間快速、高效、可靠的轉移。然而，所述真空機器人的安全問題一直是應用中的一個非常重要的問題。

當機械手與人或其它設備協同工作時，不小心發生碰撞會對設備系統本體或者周圍設備(尤其是人)造成很大的傷害，尤其在真空機器手工作過程中，碰撞還會造成晶圓的損壞并且造成真空室的污染。

如何在機器人工作中能夠及時檢測到其他設備或者工作人員與機器人將要發生碰撞，并采取有效措施是需要解決的重要問題。

現有的機械手防碰撞的方法，是采用在機械手本體上安裝距離傳感器，并同時配有距離計算模塊，通過計算模塊計算出機器人與周圍物體的距離來避免機械手發生碰撞。

然而，上述方法適用于服務機器人這樣的移動機器人中，且需要在機器人正面安裝距離傳感器并且所述服務機器人始終朝著正面方向運動即可，而真空機器人的機械手無法安裝這種傳感器，而且真空機械手的運動方向有前有后，若四個方向同時采用距離傳感器則成本太高。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統的檢測方法，用于解決現有的真空機械手的運動方向有前有后，若四個方向同時采用距離傳感器則成本太高的缺點。本發明采用的技術手段如下：

一種基于多維視覺傳感器的真空機械手防碰撞檢測系統，包括：真空機械手設備系統，用于搭載、搬運晶圓；x-y軸高清監測攝像頭，安裝于所述真空機械手設備系統中真空機械手的工作臺面正上方，用于檢測真空機械手x-y軸水平面運動位置和姿態的變化；z軸高清監測攝像頭，于所述真空機械手側面垂直放置，用于檢測真空機械手伸縮軸方向上的位置變化；攝像頭配套支架，用于支撐所述x-y軸高清監測攝像頭和z軸高清監測攝像頭。

PC機圖像數據處理器，實時監控處理所述x-y軸高清監測攝像頭和z軸高清監測攝像頭采集的圖像數據信息，并與控制系統完成通信，傳遞真空機械手的位姿狀態信息，構建起控制鏈層級上的反饋回路；當所述控制系統獲得真空機械手的位置信息，并實時判斷其處于危險狀態，控制系統采取保護措施，控制真空機械手停止工作。

一種上述真空機械手防碰撞檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：

設定機器人本體運動狀態安全臨界位置參數，即當檢測到真空機械手運動位置超出了臨界區域，表明機器人處于異常工作狀態。

x-y軸高清監測攝像頭和z軸高清監測攝像頭實時檢測、跟蹤真空機械手，并把采集到的圖像發送到PC機數據處理器。

PC機對接收到的圖像信息進行實時提取處理，分析計算真空機械手最前端位置的坐標參數及機械手的運動速度和加速度信息，通過構建起的通信線路將相關信息反饋到控制系統；控制系統通過分析處理接收到的信息判斷機械手運動狀態，做出控制決策。

作為優選所述檢測方法為視覺系統防碰撞檢測算法，具體包括以下步驟：